Programación en Ada/GLADE

Sistemas distribuidos con GLADE

Ada 2005 →

Introducción a GNAT-GLADE

En primer lugar hay que aclarar que el nombre de esta librería puede confundir a los usuarios y programadores de GTK+ y GNOME. Existe una aplicación muy extendida para el diseño de interfaces gráficas que se llama 'Glade'. Un gran número de lenguajes de programación disponen de librerías para poder leer los ficheros de interfaces que genera Glade (C, C++, Ada, Python, Scheme, Ruby, Eiffel, etc). Pues bien, GNAT-GLADE no tiene nada que ver con esta (magnífica ;-) herramienta.

GLADE (GNAT Library for Ada Distributed Environments) es una extensión para GNAT, el compilador libre (licenciado bajo GPL) de Ada 95, que permite desarrollar aplicaciones distribuidas basándose en el anexo del manual de referencia de Ada: Annex E: Distributed Systems.

La base de las aplicaciones distribuidas de Ada 95 son las particiones. Básicamente una aplicación distribuida se compone de al menos un par de particiones.

Es posible utilizar GNAT-GLADE de dos formas diferentes:

Con varias particiones sobre la misma máquina.
Con varias particiones sobre diferentes máquinas que formen parte de una red de computadoras.

Desde luego resulta mucho más interesante la segunda de las opciones. Es más, para desarrollar aplicaciones con varias particiones sobre una misma máquina hay muchos casos en que sería más conveniente no utilizar GLADE y basarse únicamente en los mecanismos de concurrencia de Ada (las tareas): la aplicación será más eficiente.

¿Cómo funciona GNAT-GLADE?

Cada una de las particiones de una aplicación basada en GNAT-GLADE, a la hora de la compilación se va a convertir en un ejecutable independiente. Cada uno de estos ejecutables serán los que se ejecuten por separado y se comuniquen entre ellos.

Existe una herramienta que facilita todo este proceso: gnatdist.

gnatdist lee un fichero de configuración en el que se especifica cómo queremos distribuir la aplicación y genera todos los ejecutables necesarios. De esta forma, es posible probar diferentes formas de distribuir una misma aplicación simplemente con lanzar gnatdist con un fichero de configuración distinto, sin necesidad de modificar el código de la aplicación.

Lenguaje de configuración de `gnatdist`

Las configuraciones de gnatdist se escriben en un lenguaje muy parecido a Ada. Es importante que todas las configuraciones se guarden en ficheros con extensión ".cfg".

Para lanzar la compilación de una aplicación distribuida con gnatdist únicamente es necesario ejecutar esta herramienta dándole como parámetro el nombre del fichero de configuración. Por ejemplo:

gnatdist Ejemplo_Configuracion1.cfg

¿Cómo se escriben las configuraciones?

En cualquier punto de la configuración es posible usar comentarios, que al igual que en Ada se comienzan con los caracteres -- .

Los ficheros de configuración han de contener un bloque "configuration", cuyo nombre ha de coincidir, al igual que en el caso de los paquetes, con el nombre del fichero en el que se encuentra. Es decir:

configuration Ejemplo_Configuracion1 is
     --
     -- Código de la configuración
     --
end Ejemplo_Configuracion1;

Primer ejemplo

El movimiento se aprende andando; así que, vamos a por el primer ejemplo.

En este ejemplo vamos a crear una pequeña aplicación compuesta únicamente de dos particiones:

La primera de ellas es un servidor de sumas y restas (al más puro estilo RPC). En él se van a definir dos operaciones: suma y resta, que dados dos números enteros, van a devolver el resultado de aplicar la operación elegida sobre ambos.
La segunda de ellas es un pequeño cliente que efectuará un par de operaciones para comprobar que efectivamente el servidor responde.

calculadora.ads

package Calculadora is

  pragma Remote_Call_Interface;

  function Sumar  (Operando1, Operando2 : Integer) return Integer; 
  function Restar (Operando1, Operando2 : Integer) return Integer;

end Calculadora;

En esta definición del paquete llama la atención la instrucción 'pragma'. Un pragma es simplemente una directiva para el compilador. En concreto, en este ejemplo, el pragma Remote_Call_Interface hace que se exporte la interfaz del paquete para que otras particiones puedan realizar llamadas a sus funciones, es decir, básicamente una llamada RPC.

calculadora.adb

package body Calculadora is

    function Sumar (Operando1, Operando2 : Integer) return Integer is
    begin
       return Operando1 + Operando2;
    end Sumar;

    function Restar (Operando1, Operando2 : Integer) return Integer is
    begin
       return Operando1 - Operando2;
    end Restar;

end Calculadora;

Este fichero es únicamente la implementación de las funciones del paquete calculadora.

cliente.adb

with Ada.Text_IO;   use Ada.Text_IO;
with Calculadora;

procedure Cliente is
begin

   Put_Line ("Calculadora, ¿cuanto es 321+123? " &
             Integer'Image (Calculadora.Sumar (321,123)));

   Put_Line ("Calculadora, ¿cuanto es 321-123? " &
             Integer'Image (Calculadora.Restar (321,123)));

end Cliente;

Por último, el cliente. Este programa hace un par de llamadas a las funciones exportadas por el proceso de calculadora. Como se puede ver, el código no tiene en cuenta si el proceso calculadora se encuentra corriendo en la misma máquina o en otra. Simplemente, realiza llamadas a las funciones de la calculadora. De todo lo demás, que es mucho, ya se ha encargado gnatdist y se encarga Ada.

ejemplo.cfg

       configuration ejemplo is
         pragma Starter (Ada);

         Particion1 : Partition := (Calculadora);
         Particion2 : Partition := (Cliente);

         procedure Cliente is in Particion2;
       end ejemplo;

Este es el fichero de configuración/compilación de gnatdist.

El pragma Starter describe como queremos que gnatdist compile el proyecto. Existen tres posibilidades: Ada, Shell y None. En el primero de los casos será uno de los ejecutables el que lance todos los demás. Mediante Shell, es un shell script el que lanzará los procesos. Con None, tendremos que lanzarlos a mano o hacer nuestro propio script de arranque.

A continuación se definen las dos particiones que se han utilizado en este ejemplo: una para la calculadora y la segunda para el cliente que le realiza peticiones.

Por último se especifica cuál es la parte principal (el main). Esta partición, lógicamente, ha de tener un body.

Cuidado con los nombres de los ficheros: han de coincidir con el nombre del paquete y además, han de estar en minúsculas. De no ser así gnatdist producirá un error.

Compilación y ejecución del programa

Para compilar la aplicación, como ya hemos visto, simplemente hay que ejecutar gnatdist:

gnatdist ejemplo.cfg

Si no ha habido ningún problema, se habrá producido una salida como esta:

       gnatdist: checking configuration consistency
        ------------------------------
        ---- Configuration report ----
        ------------------------------
       Configuration :
          Name        : ejemplo
          Main        : cliente
          Starter     : Ada code

       Partition particion1
          Units       :
                    - calculadora (rci)

       Partition particion2
          Main        : cliente
          Units       :
          Name        : ejemplo
          Main        : cliente
          Starter     : Ada code

       Partition particion1
          Units       :
                    - calculadora (rci)

       Partition particion2
          Main        : cliente
          Units       :
                    - cliente (normal)

        -------------------------------
       gnatdist: building calculadora caller stubs from calculadora.ads
       gnatdist: building calculadora receiver stubs from calculadora.adb
       gnatdist: building partition particion1
       gnatdist: building partition particion2
       gnatdist: generating starter cliente

Nota: las siguientes copias de salidas de comandos son de un sistema GNU/Linux, pero en otros sistemas operativos existirá un equivalente.

En este momento ya tenemos construidos todos los ejecutables:

lrwxrwxrwx    1 alo      alo            10 Oct  9 22:33 cliente -> particion2
-rwxr-xr-x    1 alo      alo       3663802 Oct  9 22:33 particion1
-rwxr-xr-x    1 alo      alo       3723193 Oct  9 22:33 particion2

Como podemos ver, al especificar el Pragma Starter (Ada) en el fichero de configuración, gnatdist ha generado un enlace simbólico al ejecutable que va a lanzar los demás.

En esta prueba vamos a ejecutar los dos programas en la misma máquina, más adelante se explicará cómo hacerlo en varias.

       $ ./cliente
       Host for "particion1": localhost
       - Calculadora, ¿cuanto es 321+123? =  444
       - Calculadora, ¿cuanto es 321-123? =  198

Ahora bien, ¿estamos seguros de que se ha ejecutado un programa paralelo?, ¿estamos seguros de que en realidad no se ha enlazado el paquete Calculadora en los dos ejecutables?

Como podemos ver en los procesos, realmente se han ejecutado los dos programas:

       [..]

7701 pts/10   S      0:00  \_ bash
8753 pts/10   S      0:00  |   \_ ./cliente
8754 pts/10   S      0:00  |       \_ ./cliente
8755 pts/10   S      0:00  |           \_ ./cliente
8793 pts/10   S      0:00  |           \_ ./cliente

        [..]

8788 ?        S      0:00 /home/alo/prog/glade/1/particion1 --detach --boot_location tcp://localhost:35802
8790 ?        R      0:00  \_ /home/alo/prog/glade/1/particion1 --detach --boot_location tcp://localhost:35802
8791 ?        S      0:00      \_ /home/alo/prog/glade/1/particion1 --detach --boot_location tcp://localhost:35802
8792 ?        S      0:00      \_ /home/alo/prog/glade/1/particion1 --detach --boot_location tcp://localhost:35802
8794 ?        R      0:00      \_ /home/alo/prog/glade/1/particion1 --detach --boot_location tcp://localhost:35802

Es más, si examinamos los símbolos de los dos ejecutables, podemos ver como la calculadora tiene enlazadas las funciones de suma y resta:

08050500 g     F .text    00000011              calculadora__restar
080504f0 g     F .text    0000000d              calculadora__sumar

y el cliente, además, tiene las funciones que usa gnatdist para el acceso:

080502c0 l     F .text    00000018              calculadora__sumar___clean.0
080502e0 l     F .text    0000005a              calculadora__sumar___input27___read30.2
08050340 l     F .text    0000018a              calculadora__sumar___input27.1
080504d0 g     F .text    000002bf              calculadora__sumar
08050790 l     F .text    00000018              calculadora__restar___clean.3
080507b0 l     F .text    0000005a              calculadora__restar___input67___read70.5
08050810 l     F .text    0000018a              calculadora__restar___input67.4
080509a0 g     F .text    000002bf              calculadora__restar

Instalación bajo Debian GNU/Linux

Instalación de GNAT (compilador de Ada 95) y GLADE para GNAT (extensión para soporte de programación distribuida).

Para realizar la instalación en el sistema es imprescindible estar identificado como usuario root:

# apt-get install gnat gnat-glade

Instalación de la documentación de ambos paquetes. Estos paquetes son opcionales aunque muy recomendables.

# apt-get install gnat-glade-doc gnat-doc

Enlaces externos

Manual de referencia de Ada

Annex E: Distributed Systems

Autores

Artículo original de Alvaro López Ortega que se puede encontrar en Programación distribuida con Ada 95 bajo GNU/Linux (I). El autor ha aceptado publicarlo bajo licencia GFDL, ver la autorización.